面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程教學(xué)內(nèi)容和方法探索

李映君　王硯軍　曹樹坤　王玉增　王桂從　楊雪

【摘 要】創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。隨著時(shí)代發(fā)展，《機(jī)械原理》課程改革對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的意義，本文探討了濟(jì)南大學(xué)在面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程教學(xué)改革方面實(shí)施的措施以及取得的階段性效果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理；創(chuàng)新能力；教學(xué)方法

0 引言

《中國(guó)制造2025》中提出堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和人才為本等基本方針，可見(jiàn)國(guó)家越來(lái)越重視創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。高等教育是知識(shí)創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要途徑，更是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃。當(dāng)前中國(guó)高等教育面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是如何提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，也就是說(shuō)當(dāng)前高等教育工作的根本問(wèn)題是人才培養(yǎng)質(zhì)量問(wèn)題[1]。培養(yǎng)高水平、創(chuàng)新能力強(qiáng)的機(jī)械類人才是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的重中之重。《機(jī)械原理》課程是第一門具有很強(qiáng)的理論性、工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它是一門相對(duì)比較傳統(tǒng)和成熟的課程，是機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的重要課程，它在教學(xué)計(jì)劃中起著承前啟后的橋梁作用，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ)和基本的專業(yè)技能，可以增強(qiáng)學(xué)生的機(jī)械理論基礎(chǔ)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握典型的常用機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)的原理，初步具備設(shè)計(jì)普通機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械分析的能力。機(jī)械原理課程教學(xué)改革對(duì)提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力具有重要意義，深化改革，提高質(zhì)量，必須堅(jiān)持以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為重點(diǎn)，明確教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力[2-4]。因此，在教學(xué)過(guò)程中我們堅(jiān)持圍繞教學(xué)大綱以增強(qiáng)和提高學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)或機(jī)器的認(rèn)知、實(shí)踐、設(shè)計(jì)能力為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行授課，通過(guò)課程教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和參加創(chuàng)新大賽相結(jié)合，使學(xué)生具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)、掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作的基本能力，從而為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1 機(jī)械原理教學(xué)改革實(shí)踐措施

《機(jī)械原理》是機(jī)械類課程中最能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的課程之一，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中起著重要作用。我們以濟(jì)南大學(xué)為例，從教學(xué)環(huán)境、教育資源、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)、輔助教學(xué)等方面全方位多層次落實(shí)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)學(xué)生的理論聯(lián)系工程實(shí)際能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（1）強(qiáng)化教師隊(duì)伍的建設(shè)，優(yōu)化教師的素質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高教師的科研能力

打鐵還需自身硬，師資隊(duì)伍在教學(xué)過(guò)程中起著舉足輕重的作用。發(fā)揮名師傳幫帶的作用，加強(qiáng)對(duì)青年教師的引進(jìn)和培養(yǎng)，增強(qiáng)青年教師的事業(yè)心、責(zé)任感、凝聚力。目前本課程組共有8名教學(xué)人員，全部具有博士學(xué)位，具有研究生學(xué)歷的教師占總?cè)藬?shù)的100%。其中，教授2人，副教授3人，碩士生導(dǎo)師5人。優(yōu)良的師資配置，合理的教師梯隊(duì)，使我們課程的教學(xué)效果得到保障。每個(gè)教師無(wú)論在課堂教學(xué)上，還是在課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)課的指導(dǎo)上，都能以科學(xué)的態(tài)度和務(wù)實(shí)的精神去對(duì)待。教學(xué)和科研是相輔相成的，科研課題的一個(gè)重要來(lái)源是在教學(xué)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行研究，從而增加教學(xué)素材，使教學(xué)內(nèi)容始終具有先進(jìn)性。

（2）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)，以學(xué)生為主，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

機(jī)構(gòu)和機(jī)器的分析和綜合是機(jī)械原理教學(xué)的兩大主要問(wèn)題。結(jié)合東南大學(xué)鄭文偉主編的《機(jī)械原理》教材，我們認(rèn)真制訂《機(jī)械原理》教學(xué)大綱，充分注意學(xué)生創(chuàng)新能力與工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，并采用多媒體教學(xué)環(huán)境，從而確立了具有我校課程特色的機(jī)械原理內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)。重新編排整合教學(xué)內(nèi)容，刪除一些較傳統(tǒng)的章節(jié)，采用教師課上講授主要內(nèi)容，學(xué)生課下學(xué)習(xí)其他內(nèi)容相輔的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生向其他常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、功能原理、TRIZ發(fā)明、廣義機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、空間機(jī)構(gòu)等方向?qū)W習(xí)。同時(shí)，密切結(jié)合工程實(shí)際的需要， 強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力，例如我們與濟(jì)南重工股份有限公司建立實(shí)習(xí)基地聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生，以鑿井絞車和盾構(gòu)機(jī)等機(jī)器原型指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知和設(shè)計(jì)，通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生們更形象、更直觀了解機(jī)械原理常用的機(jī)構(gòu)類型，并提出了很多可行的改進(jìn)方案，得到企業(yè)的認(rèn)同。

我們?cè)诮虒W(xué)環(huán)節(jié)中注重對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和工程設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用能力等各方面的培養(yǎng)。放棄以往所有學(xué)生的設(shè)計(jì)題目千篇一律的方法，取而代之的是廣泛搜集合適的課程設(shè)計(jì)題目和鼓勵(lì)學(xué)生自主選題開(kāi)展研究相結(jié)合的方式，擴(kuò)大了題目的數(shù)量和類型。課程設(shè)計(jì)的組織形式采用小組（一般2-3人）為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，每組一題，成員分工不同，相互協(xié)作共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。同時(shí)增加對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行三維虛擬設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的要求，學(xué)生能夠利用SOLIDWORKS、Pro/E或UG這樣的三維虛擬設(shè)計(jì)軟件，將自己的設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和仿真。

（3）采用現(xiàn)代化、多樣化的教學(xué)方法與手段，取得了良好的教學(xué)效果

機(jī)械原理課程的教學(xué)時(shí)數(shù)隨著教學(xué)改革的深入和課程體系的調(diào)整逐漸減少，如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，并取得較好的教學(xué)效果是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。我們充分利用本校先進(jìn)的校園網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行本課程教學(xué)。

課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，例如，利用濟(jì)南大學(xué)卓越課程中心3.0積極開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式， 及時(shí)發(fā)布教學(xué)大綱、教師簡(jiǎn)介、網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)錄像、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、教學(xué)資料下載和互動(dòng)欄目等，其中互動(dòng)欄目包括作業(yè)布置、答疑、論壇交流、網(wǎng)絡(luò)考試等內(nèi)容。多媒體技術(shù)的運(yùn)用與教具、模型、圖片、實(shí)物的運(yùn)用相結(jié)合，采用多媒體教學(xué)方式，通過(guò)CAI教學(xué)，特別是計(jì)算機(jī)FLASH動(dòng)畫，使學(xué)生對(duì)各種機(jī)構(gòu)形式、工作原理和在實(shí)際機(jī)器中的應(yīng)用有深入的了解，使課堂教學(xué)更生動(dòng)、直觀，提高了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在課堂上給學(xué)生進(jìn)行實(shí)物和模型的演示，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)際接觸和操作這些實(shí)物和模型，進(jìn)一步增加感性認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生接受和掌握相關(guān)知識(shí)。開(kāi)展啟發(fā)和討論式教學(xué)，讓學(xué)生分組討論，充分發(fā)表自己的見(jiàn)解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。師生的面對(duì)面答疑與網(wǎng)上在線答疑相結(jié)合，理論考試與實(shí)驗(yàn)考試相結(jié)合等。

（4）創(chuàng)新與實(shí)踐相結(jié)合方式，創(chuàng)建機(jī)械創(chuàng)新園地第二課堂

注重實(shí)踐和鼓勵(lì)創(chuàng)新。濟(jì)南大學(xué)設(shè)置了教師個(gè)人創(chuàng)新工作室，鼓勵(lì)和組織教師學(xué)生共同開(kāi)展課外科技活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行濟(jì)南大學(xué)SRT項(xiàng)目立項(xiàng)和設(shè)計(jì)，積極參加各種科技競(jìng)賽，從而提高學(xué)生進(jìn)行課外機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)、學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽的能力。積極參加“挑戰(zhàn)杯”、山東省機(jī)電大賽、齊魯機(jī)器人大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等項(xiàng)目，并取得了優(yōu)異的成績(jī)。

2 總結(jié)語(yǔ)

教育的重心已由單純知識(shí)的掌握轉(zhuǎn)向創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要培養(yǎng)基礎(chǔ)更扎實(shí)、知識(shí)面更寬、能力更強(qiáng)、素質(zhì)更高的專門人才。本文結(jié)合作者近幾年的教學(xué)實(shí)踐，思考和探索了基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程教學(xué)內(nèi)容和方法，從四個(gè)方面將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、創(chuàng)新方法和工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。希望與同行專家交流探討，進(jìn)一步提高機(jī)械原理教學(xué)方法和教學(xué)質(zhì)量，取得更好的教學(xué)效果，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：李書培]